周涛
四川广安发电有限责任公司 四川 广安 638000
摘要：随着我国城镇化水平的不断提升，城市规模越来越大，供热需求增长迅速。同时，在节能减排政策的要求下，城市集中供暖需求将大幅增加。在国家严控新增燃煤装机的背景下，提高现役中小型机组供热能力将具有较大市场；同时，伴随煤电机组由“主体电源”向“调节电源”的转变，供热机组的热电解耦也将成为中小型煤电机组高质量发展的现实需求。中压缸零功率改造（切除中压缸进汽），是继光轴改造之后兼顾供热和机组灵活性的一项创新技术。经过多年运行实践，该技术在安全性、经济性、稳定性等方面明显优于传统高背压改造技术，具有广阔的推广应用前景。
关键词:转环;供热抽汽;汽轮机
引言
抽汽调节阀是实现汽轮机可调供热抽汽功能的关键部件，通过对中压通流蒸汽进行节流来调节对外供热的抽汽量。由于中压蒸汽容积流量大，抽汽调节阀体积普遍较大，导致汽轮机体积庞大，阀门驱动机构复杂。而流向后续通流的蒸汽需要先排出汽缸，进入抽汽调节阀前腔室，再经过阀座喉部进入中压喷嘴室，不可避免地造成较大压损，机组经济性不佳。以某型冲动式中压供热汽轮机为例，抽汽调节阀所在的中压通流级跨距为594mm，而其余通流级平均跨距为150mm，由此可见常规中压供热抽汽结构会消耗大量轴向空间。随着客户对汽轮机经济性、稳定性越来越重视，通流级数的增加和总跨距之间的矛盾也在供热抽汽机组上逐渐显现。
1中压缸零功率改造技术原理
中压缸零功率改造技术原理，此改造需要在中、中压缸连通管上加装一组液控蝶阀及旁路系统，从而在中压转子不脱离、整体轴系始终同频运转的情况下，通过中、中压缸连通管上新加装的全密封、零泄漏的液控蝶阀启闭动作，实现低压缸进汽与不进汽的灵活切换。同时，可以对蒸汽参数进行调节的旁路控制系统将小股中压排汽作为冷却蒸汽通入中压缸，缸后喷水长期投运，控制排汽温度在正常范围内，保证中压缸在切除进汽的工况下安全运行。通过供热机组在抽汽凝汽运行方式与高背压运行方式的灵活切换，使机组同时具备高背压机组供热能力强、抽汽凝汽式相对发电量高的特性。
2创新优化方案
2.1现场供热系统接入
从机组高旁阀后再热冷段管道处开孔引出再热冷段抽汽作为引射汇流装置的驱动用汽，从机组五抽至辅汽联箱电动门前处管道开孔引五段低压抽汽至引射汇流装置，五段抽汽分三路分别引入相应喷嘴，可在用户蒸汽流量变化较大（30%～100%）情况下使用，机组再热热段供热保持热备用状态，当机组供热流量超过引射汇流设计值及发生故障时进行补充，两路管道相互备用并入原供热用户供热母管，各段抽汽管道设置相应电动阀门、逆止门、疏水阀、安全阀等部件，并设有流量计量装置以便供热系统的流量监视与统计分析工作，供热减温水自化学除盐水经增压后供给。
2.2鼓风发热减弱措施
汽轮机低压转子在“高真空”条件下空转运行，微量的漏汽在缸内会被鼓风加热。由于其本身流动性能较差，如不将鼓风所产生的热量带走，势必会引起鼓风超温的危险。空气如若被短时间鼓风后导致缸内金属零部件出现较大温差，温差所导致的过大热应力会引起机组金属零部件的热疲劳损伤。同时，温度一旦超出材料的正常承受范围，金属零部件的机械性能就会大幅下降，如蠕变强度和持久强度都会降低。因此，必须采用相应的措施有效降低鼓风发热。本项目设置了低压缸冷却蒸汽管道系统，保证缸内合理的流动性，将鼓风所产生的热量带走。
同时，开启排汽缸喷水降温系统，降低缸温防止因超温膨胀发生胀差超限、不平衡振动以及密封性能降低等危险。
2.3故障排除及验证
1)经过对凝水、冷却水进排管路进行一系列的调整，未解决喉部温度高的问题，确定了冷凝器冷却能力不是真空度下降的原因。2)给空气抽气器新工作蒸汽阀箱增设疏水管阀，因汽轮发电机所处的机舱没有凝水收集舱，需要另设管道才能连通到主机舱的凝水舱进行回收，且改造工作量太大，因此该阀箱的疏水只好设置成直接排至本机舱底，经过改造，可以充分改善空气抽气器工作蒸汽的质量，提高抽气的效率。但未解决冷凝器喉部温度高的问题，因此也不是导致冷凝器喉部温度高、真空度低问题的主要原因。
2.4电厂汽轮机改造措施
为了提高能源利用率，电厂工作人员需要改造汽轮机，降低电厂汽轮机运行成本，提升汽轮机工作效率，工作人员可以改造电厂汽轮机的凝结器，使电厂发电效率因此提升，保障设备运行的安全性，凝结器运行性能关系到电厂汽轮机工作效率，因此工作人员需要合理改造凝结器。在改造凝结器的过程中，需要改造凝结器水温和端差等方面，进一步提升汽轮机运行效率，减少维修次数。电厂工作人员需要重视电厂汽轮机凝汽器改造工作，进一步优化电厂汽轮机的工作性能，保障整体运行环境的安全性。凝汽器工作性能关系到电厂汽轮机工作效率，工作人员需要改造凝汽器端差问题，保障真空状态，改造电厂汽轮机运行技术，节省电厂成本投入。
2.5锅炉再热器安全控制
再热蒸汽冷段抽汽供热改造必须考虑再热器超温安全问题，对比纯凝工况，主蒸汽进汽流量一定时，高排抽汽后进入再热器管排的工质流量相应减小，在蒸汽参数不变的情况下，管排壁温会大幅度提高，壁温安全裕度降低。通过调节燃烧器摆角及再热器减温水还可适当增加高排抽汽量，但在再热器壁温安全裕度范围内，高排抽汽量存在一个最大值，研究机组经过再热蒸汽冷段抽汽改造后，锅炉厂计算高排最大量不能超过90t/h，研究表明高排抽汽供热后，对高温再热器受热面影响最大。
2.6调节性能对比
以某型采用高压抗磨油的抽汽背压式汽轮机为例:常规方案采用阀组提板式顺序阀节流配汽结构，为缓解阀门流量特性造成的群阀调节流量波动，通过配置重叠度获得一个相对线性的流量-开度关系，但无法完全消除曲线的拐点，在汽轮机变工况时通常会产生一定的负荷波动，也对控制系统的稳定性提出了很高的要求。新方案的转环和隔板套的腰形窗口大小一致，窗口长边沿圆周方向布置，在转环从全关到全开的过程中，转环和隔板套的窗口重叠面积变化基本线性，流量-开度关系曲线不存在拐点，即经过窗口的蒸汽流量不会出现突变的情况，能够确保汽轮机变工况的稳定性;由于转环的阻力变化较小，不会对其驱动机构造成干扰，可以确保驱动力稳定输出，避免活动部件出现震颤，延长零部件的使用寿命。
结束语
①抽汽供热改造后，高排抽汽要考虑锅炉侧再热器超温问题；②汽机侧各段抽汽量均需要考虑核算轴向推力的影响、低压缸最小冷却流量的限制、高压末几级叶片强度安全问题；③中调门控制策略原则上是使高排压力不能偏离纯凝工况一定范围，但需综合考虑轴向推力、抽汽量、叶片强度、调门特性及调门开度限制等；④抽汽供热为复杂的变工况，且同时存在电负荷变化的影响，调门控制在理论给定范围基础上需进行大量试验明确各电负荷下抽汽量的大小。
参考文献
[1]王文营,郭良丹,卢盛阳,王智,韩中合.供热机组调峰性能及煤耗分析[J].汽轮机技术,2018,60(06):457-460.
[2]张鹏.630MW供热机组中压调节阀节流运行改造[J].内蒙古电力技术,2018,36(06):54-58.
[3]刘昕成,邹文英,董立南.6000KW供热背压汽轮机组的控制策略分析[J].电子世界,2018(23):8-10.
[4]王进,王雪峰,刘超.直接空冷供热机组汽轮机配汽特性优化策略研究[J].山西电力,2018(06):48-50.